電力系統(tǒng)安全自動裝置指防止電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定和避免電力系統(tǒng)發(fā)生大面積停電的自

動保護裝置。如自動重合閘、備用電源和備自投、自印聯(lián)切負荷、自動低頻（低壓）減負

荷、事故減功率、事故切機、電氣制動、水輪發(fā)電機自動啟動和調(diào)相改發(fā)電、抽水蓄能機

組由抽水改發(fā)電、自動解列、振蕩解列及自動快速調(diào)節(jié)勵磁等。

電力系統(tǒng)常見的自動裝置有：

1,發(fā)電機自動勵磁■一一自動調(diào)節(jié)勵磁。

2,電源備自投（BZT）----備用電源自動投入。

3,自動重合閘----自動判斷故障性質(zhì),自動合閘。

4,自動準同期--一一自動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)準同期并列。

5,還有自動抄表，自動報警，自動切換，自動開啟，自動點火，自動保護，自動滅火，

寺寺。

概述

1、現(xiàn)代電力系統(tǒng)綜合自動控制的總目標

?安全

?質(zhì)量

?經(jīng)濟

2、現(xiàn)代電力系統(tǒng)綜合自動控制的主要內(nèi)容

?頻率和有功功率的綜合自動控制

?電壓和無功功率的綜合自動控制

?開關操作綜合自動控制

一、備用電源自動投入裝置

1、定義

備用電源自動投入裝置是當工作電源或工作設備因故障被斷開后，能自動將備用電源

或備用設備投入工作，使用戶不致停電的一種自動裝置，簡稱為AAT裝置。

2、作用

提高供電可靠性。

3、備用方式

明備用：裝設專門的備用電源

和備用設備。

暗留用:工作設備相互備用。

4、基本要求

?應保證在工作電源或工作設備斷開后，備自投裝置才能動作。

措施：裝置的合閘部分應由供電元件受電側斷路器的輔助動斷觸點起動.

?工作母線電壓無論任何原因消失，裝置均應動作。

措施：裝置應設置獨立的低電壓起動部分，并設有備用電源電壓監(jiān)視繼電器。

?備自投裝置只能動作一次。

措施：控制裝置發(fā)出合閘脈沖的時間，以保證備用電源斷路器只能合閘一次。

?AAT裝置的動作時間應使負荷停電時間盡可能短。

措施：裝置的動作時間以1~1.5s為宜，低壓場合可減小到0.5s。

5、典型接線

?構成

低電壓起動部分：當工作電源失壓時，斷開工作電源斷路器。

(6)加速保護動作。

(7)自動閉鎖。

?分類

三相重合閘

單相重合閘

綜合重合閘

2、單側電源線路三相一次重合閘

(1)三相一次重合閘方式：線路故障，保護動作跳三相斷路器，重合閘動作合三相斷

路器。瞬時性故障，重合成功；永久性故障，斷開三相不再重合。

(2)裝置構成

?時間元件

?執(zhí)行元件

?一次合閘脈沖元件

信號元件

時間元件是用來保證斷路器斷開之后，故障點有足夠的去游離時間和斷路器操作機構

復歸所需的時間，以使重合閘成功。

執(zhí)行元件用來將重合閘動作信號送至合閘回路和信號回路，使斷路器重合及發(fā)出重合

閘動作信號。

一次合閘脈沖元件用以保證重合閘裝置只重合一次，通常利用電容放電來獲得重合閘

脈沖。

信號元件用以監(jiān)視重合閘裝置是否完好。

3、自動重合閘與繼電保護的配合

■重合閘前加速保護：當線路上發(fā)生故障時，靠近電源側的保護首先無選擇性地瞬時

動作跳閘，而后借助自動重合閘來糾正這種非選擇性動作。簡稱"前加速"。

■前加速的特點

優(yōu)點：加速切除瞬時性故障，提高供電可靠性。

缺點：靠近電源側的斷路器工作條件惡化，可能擴大停電范圍。

用于35kV及以下的直配線上。

■重合閘后加速保護：當線路發(fā)生故障時，首先由故障線路的保護有選擇性動作切除

故障；如果重合于永久性故障，則加速故障線路的保護裝置不帶延時地再次切除故障。簡

稱“后加速"。

■后加速的特點

優(yōu)點：加速切除永久性故障，有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定。

缺點：第一次切除故崎可能帶延時。

廣泛用于35kV以上網(wǎng)絡。

4、雙電源線路自動重合閘

■考慮的特殊問題

(1)故障點斷電時間問題。先重合側要考慮對側斷路器是否確已斷開，故障點是否有

足夠的斷電時間。

(2)同步問題。后重合側要考慮兩側點源是否同步,以及是否允許非同步合閘。

常見種類

(1)三相快速自動重合閘：當輸電線路上發(fā)生故障時，繼電保護很快使線路兩側斷路

器跳開，并隨即進行重合。

(2)三相非同期自動重合閘：當輸電線路發(fā)生故障時，兩側斷路器跳閘后，不管兩側

電源是否同步就進行自動重合。

(3)檢定無壓和檢定同期的三相自動重合閘：線路兩側斷路器開后，一側先檢定線路

無電壓而重合，稱為無壓側；另一側在無壓側重合成功后，檢定線路兩側電源同期后重合，

稱為同步側。

5、綜合重合閘

■重合閘方式

(1)三相重合閘方式，線路上發(fā)生任何形式故障時，均實行三相自動重合閘；重合到

永久性故障時，斷開三相并不再進行重合。

(2)單相重合閘方式，單相故障只跳故障相，然后進行單相重合；相間故障時跳開三

相不進行重合。

(3)綜合重合閘方式。單相接地故障實行單相自動重合閘；相間短路故障實行三相自

動重合閘；當重合到永久性相間故障時，斷開三相不再進行自動重合。

(4)停用方式。線路上發(fā)生任何形式的故障時，保護動作均跳開三相不進行重合。此

方式亦叫直跳方式。

■考慮的特殊問題

(1)需要設置接地故障判別元件和故障選相元件。

(2)應考慮潛供電流對綜合重合閘裝置的影響。

(3)應考慮非全相運行對繼電保護的影響。

三、自動準同期裝置

自動準同期是利用滑差檢查、壓差檢查及恒定導前時間的原理，通過時間程序與邏輯

電路，按照一定的控制策略進行綜合而成的，它能圓滿地完成準同期并列的基本要求。簡

稱ASS。

自動準同期裝置是專用的自動裝置。自動監(jiān)視電壓差、頻率差級選擇理想的時間發(fā)出

合閘脈沖，使斷路器在相角差為0°的合閘。同時設有自動調(diào)節(jié)電壓和電壓頻率單元，在電

壓差和頻率差不滿足條件時是發(fā)出控制脈沖。諾頻率頻率差不滿足要求，自動調(diào)節(jié)原動力

的轉速，增加或減小頻率，即通過控制原動力的調(diào)速器實現(xiàn)；諾電壓差不滿足要求時，自

動調(diào)節(jié)發(fā)電機的電壓使電壓接近系統(tǒng)的電壓。

二、準同期并列裝置

1、準同期并列裝置組成

如圖2-8:它由(1)頻率差檢測控制單元

(2)電壓差檢測控制單元

(3)合閘信號控制且元

執(zhí)行合閘單元是合閘斷路器QF

2、準同期并列裝置按自動化程度的分類

(1)半自動準同期并列裝置。該裝置沒有頻率差檢測控制單元和電壓檢測控制單元,

只有合閘信號控制單元。并列時由人工依據(jù)經(jīng)驗操作

(2)自動準同期并列裝置：由頻率差檢測控制單元；電壓檢測控

制單元；合閘信號控制單元等組成。由計算機進行自動檢測和控制。不要人工操作。

同期裝置定義

一種在電力系統(tǒng)運行過程中執(zhí)行并網(wǎng)時使用的指示、監(jiān)視、控制裝置，它可以檢測并

網(wǎng)點兩側的電網(wǎng)頻率、電壓幅值、電壓相位是否達到條件，以輔助手動并網(wǎng)或?qū)崿F(xiàn)自動并

2同期裝置的說明

電力系統(tǒng)運行過程中常需要把系統(tǒng)的聯(lián)絡線或聯(lián)絡變壓器與電力系統(tǒng)進行并列，這種

將小系統(tǒng)通過斷路器等開關設備并入大系統(tǒng)的操作稱為同期操作。

所謂同期即開關設備兩側電壓大小相等、頻率相等、相位相同，同期裝置的作用是用

來判斷斷路器兩側是否達到同期條件，從而決定能否執(zhí)行合閘并網(wǎng)的專用裝置；一般情況

下，變電站對于需要經(jīng)常并列或解列的斷路器裝設手司準同期裝置，一般采用集中同期方

式。

3同期裝置的分類

準同期并列操作

準同期并列操作就是將待并發(fā)電機升至額定轉速和額定電壓后，滿足以下四項準同期

條件時，操作同期點斷路器合閘，使發(fā)電機并網(wǎng)。

a.發(fā)電機電壓相序與系統(tǒng)電壓相序相同；

b.發(fā)電機電壓與并列點系統(tǒng)電壓相等；

c.發(fā)電機的頻率與系統(tǒng)的頻率基本相等；

d.合閘瞬間發(fā)電機電壓相位與系統(tǒng)電壓相位相同。從實現(xiàn)方式上，準同期并列操作分

為手動準同期和自動準同期：

a.操作人員觀察同期表，根據(jù)經(jīng)驗發(fā)合閘命令。一般作為自動準同期的備用方式。

b.自動準同期：當現(xiàn)地控制單元發(fā)出合閘命令時，自動準同期裝置自動尋找最佳合閘

時間，發(fā)出合閘令；同時，在不滿足同期合閘時，給勵磁、調(diào)速器發(fā)出調(diào)整命令，加快合

閘時間。

自同期并列操作

自同期并列操作，就是將發(fā)電機升速至額定轉速后，在未加勵磁的情況下合閘，將發(fā)

電機并入系統(tǒng)，隨即供給勵磁電流，由系統(tǒng)將發(fā)電機拉入同步。

自同期法的優(yōu)點：合閘迅速，自同期一般只需要幾分鐘就能完成，在系統(tǒng)急需增加功

率的事故情況下，對系統(tǒng)穩(wěn)定具有特別重要的意義；操作簡便，易于實現(xiàn)操作自動化。因

為在發(fā)電機未加勵磁電流時合閘并網(wǎng)，不存在準同期條件的限制，不存在準同期法可能出

現(xiàn)的問題；在系統(tǒng)電壓和頻率因故降低至不能使用難同期法并列操作時，自同期方法將發(fā)

電機投入系統(tǒng)提供了可能性。

自同期法的缺點：未加勵磁的發(fā)電機合閘并入系統(tǒng)瞬間，相當一個大容量的電感線圈

接入系統(tǒng)，必然會產(chǎn)生沖擊電流，導致局部系統(tǒng)電壓瞬間下降。一般自同期法使用于水輪

發(fā)電機及發(fā)電機一變壓器組接線方式的汽輪發(fā)電機。在采用自同期法實施并列前，應經(jīng)計

算核對。

四、自動勵磁調(diào)節(jié)器

1作用

為了提高電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能，對同步發(fā)電機、同步調(diào)相機和大型同步電動機的

勵磁進行自動調(diào)節(jié)的一種措施［1］。它對電力系統(tǒng)的作用是：

①在正常運行工況下維持母線電壓為給定水平，即起調(diào)壓作用。

②穩(wěn)定地分配機組間的無功功率。

③提高電力系統(tǒng)運行的動態(tài)性能及輸電線路的傳輸能力。裝有快速無失靈區(qū)勵磁調(diào)節(jié)

器的發(fā)電機可運行在人工穩(wěn)定區(qū)，在系統(tǒng)事故下高頂值倍數(shù)的快速勵磁系統(tǒng)能提高系統(tǒng)的

暫態(tài)穩(wěn)定度。

④勵磁控制中引入鎮(zhèn)定器后，可提供合適的阻尼力矩，有力地抑制低頻振蕩和改善電

力系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)。

2類型

實現(xiàn)自動勵磁調(diào)節(jié)需借助自動勵磁調(diào)節(jié)器。按其調(diào)節(jié)的原理可分為補償型和反饋型兩

類。補償型調(diào)節(jié)器是補償某些引起被調(diào)量產(chǎn)生偏差的因素。由于是開環(huán)補償，只能使電壓

維持在一定水平。常用的有電流復式勵磁及相位復式勵磁裝置。反饋型調(diào)節(jié)器是以被調(diào)量

與給定值的偏差作為控制信號對系統(tǒng)進行閉環(huán)控制，常用的為負反饋比例式調(diào)節(jié)器。因為

是閉環(huán)調(diào)節(jié)，所以調(diào)節(jié)性能優(yōu)于補償型。為改善比例式調(diào)節(jié)器中存在的穩(wěn)態(tài)指標與動態(tài)性

能的矛盾,發(fā)展了PID（比例-積分-微分）型調(diào)節(jié)器。用積分環(huán)節(jié)來提高穩(wěn)態(tài)電壓水平，

用微分環(huán)節(jié)來改善動態(tài)特性。一些大型機組的勵磁調(diào)節(jié)器還引入發(fā)電機的電壓、電流、功

率、轉速等的微分信號，構成鎮(zhèn)定環(huán)節(jié)及強力調(diào)節(jié)器，用以提高遠距輸電機組的穩(wěn)定性和

傳輸容量。

3構成

隨著調(diào)節(jié)器功能和構成元件不同，調(diào)節(jié)器的組成有簡有繁，但基本上可劃分為：①量

測環(huán)節(jié)。感受各類信息偏差量。②綜合放大環(huán)節(jié)。放大及綜合各類信息。③執(zhí)行環(huán)節(jié)。實

現(xiàn)移相和可控觸發(fā)。

4發(fā)展

勵磁調(diào)節(jié)器的發(fā)展經(jīng)歷了幾個階段：30-40年代電力系統(tǒng)規(guī)模較小，勵磁調(diào)節(jié)器主要

起調(diào)壓作用，故稱調(diào)壓器，多數(shù)為機電型調(diào)節(jié)器，目前已趨淘汰；50年代發(fā)展了電磁型調(diào)

節(jié)器；60年代后發(fā)展為晶閘管勵磁調(diào)節(jié)器，其調(diào)節(jié)功能也由單純的調(diào)節(jié)電壓發(fā)展為提高電

力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。隨著控制理論和計算技術的發(fā)展，自動勵磁調(diào)節(jié)器也在不斷改進：在功

能上，向著綜合控制方向發(fā)展，在原有基礎上加入鎮(zhèn)定器、欠勵磁、過勵磁等環(huán)節(jié)；在控

制原理上，向著自適應調(diào)節(jié)方向發(fā)展，即調(diào)節(jié)器能自動適應系統(tǒng)工況的變動而擇優(yōu)整定其

參數(shù)；在構成元件上，正向著微機化方向發(fā)展。

一、自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)的作用

自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)包括同步發(fā)電機和勵磁系統(tǒng)。

自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)的作用(自動調(diào)節(jié)勵磁電流的作用)：

(1)調(diào)節(jié)電壓；

(2)調(diào)節(jié)無功功率；

(3)提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性；

(4)改善電力系統(tǒng)運行條件。

1、調(diào)節(jié)電壓

當勵磁電流不變時，發(fā)電機機端電壓與發(fā)出的無功功率關系緊密。發(fā)電機發(fā)出的無功

功率增大時，機端電壓下降。

2、調(diào)節(jié)無功功率

當發(fā)電機輸出的有功功率保持不變時，調(diào)節(jié)勵磁電流的大小，發(fā)電機輸出的無功功率

也會變化。

3、提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性

自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)可以提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定，當其勵磁系統(tǒng)響應速度快，又有高強勵

倍數(shù)時,可以改善電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。

4、改善電力系統(tǒng)運行條件

自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)自動增加勵磁電流，多發(fā)無功功率，加速電網(wǎng)電壓恢復，改善系統(tǒng)

工作條件。

在電力系統(tǒng)內(nèi)部故障時，自動調(diào)節(jié)勵磁裝置進行退勵，使短路電流增大，提高了繼電

保護的靈敏度。

二、對自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)的基本要求

(1)有足夠的調(diào)節(jié)機端電壓范圍(0.8~1.2UG.N);

(2)系統(tǒng)故障時能夠迅速進行強勵；

(3)可靠性高。

三、勵磁系統(tǒng)的分類

勵磁系統(tǒng)的分類主要是對勵磁功率單元進行分類。勵磁功率單元可以分為4類。

(1)直流勵磁機勵磁系統(tǒng)；

(2)交流勵磁機系統(tǒng)；

(3)旋轉硅整流勵磁系統(tǒng);

(4)靜止勵磁系統(tǒng)。

(1)直流勵磁機勵磁系統(tǒng)

勵磁電流由與發(fā)電機同軸的直流發(fā)電機供給。

可以分成2種：

(1)自勵直流勵磁機系統(tǒng)；

直流勵磁機的勵磁繞組由勵磁機本身供給。

(2)他勵直流勵磁機系統(tǒng)。

直流勵磁機的勵磁繞組由另外一直流勵磁機(副勵磁機)供給。

這種勵磁方式只應用于小容量發(fā)電機組。

(2)交流勵磁機勵磁系統(tǒng)

勵磁電流由與交流發(fā)電機供給。大容量發(fā)電機的勵磁功率單元采用交流勵磁機不口半導

體整流元件組成的交流勵磁機系統(tǒng)。交流主勵磁機的整流單元靜止不動，是有刷勵磁。

可以分成2種：

(1)交流主勵磁機靜止硅整流勵磁系統(tǒng)

交流主勵磁機通過靜止二極管(死硅)整流系統(tǒng)整流后供給勵磁電流，自動勵磁調(diào)節(jié)

裝置通過控制晶閘管的導通角來調(diào)節(jié)交流副勵磁機提供給主勵磁機的勵磁電流。適用于勵

磁電流小于8000~10000A的同步發(fā)電機。

對整流性能要求較弱，響應隨度較慢。

(2)交流主勵磁機帶晶閘管整流系統(tǒng)

交流主勵磁機輸出電后經(jīng)過晶閘管整流裝置后，通過炭刷供給發(fā)電機勵磁電流。

響應速度快,一般用于對穩(wěn)定性要求較高的電力系統(tǒng)，并可用來滅磁。

(3)旋轉硅整流勵磁系統(tǒng)

交流主勵磁機的交流繞組和整流設備隨著主軸一起旋轉。這樣省去了炭刷，可以用于

勵磁電流超過8000~10000A的大型同步發(fā)電機。可以分成2種：